沒有光就沒有顏色。光對於顏色的重要性就如同萬物生長靠太陽一樣。這種電磁波存在大自然中，而人眼只能看到其中的一部份，也只有那裡的光線讓人眼視覺和大腦的交互作用產生對光的反應。而色彩工學就試圖以量化的方式來表示你我對顏色的知覺和感受。如果問到產生顏色有那些要素時，大多數人第一個回答就是光。本文將介紹光有那些，以及在那一個位置。
前言
國際照明委員會CIE(Commission International de l'Eclairage )將光做了不同的定義和分類，如照明體A、B、C和D.....等等。每一種照明體或光源都有其相對應的座標於馬蹄形圖上，到底這些是怎麼來的呢？對你的色彩事業有何影響。
可見光的範圍
在大自然中，光是一種電磁波，包含了可見光和不可見光，而人眼可見光(可見輻射)的範圍僅佔了其中的一小部份，約400-700nm之間。nm為波長單位，稱為納米，為1/109 m。這些範圍的可見光在英國人牛頓(Newton)做了一個色散的實驗後發現，太陽的白光經由一個三陵鏡，可以解析出像彩虹一樣具不同波長的七色光，紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。有趣的事是你如果把分出來的七色光反向射入三陵鏡，你將可得到原來的白光。而你這七色光中的任一種色光如再進入另一稜鏡不能再分出其它的色光了，此時我們稱此為單色光。所以太陽光的白光是由許多的單色光集合而成，如果按照光波長的大小順序排列起來就形成所謂的光譜(spectrum)。
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白光經過三陵鏡可分解成不同波長的彩色光
資料來源：AGFA
人眼可看到光線的範圍僅一部份而已，約400-700nm
構成色彩三要素
在七色光譜中如果你拿掉了一種單色光，再將其合成都得不到原來的白光，而是看到有顏色的光。舉個例子說，白光照在青墨後，青墨吸收了白光中的紅色帶的光線，僅反射了藍色和綠色帶的光線到人眼的大腦視覺區，藍色帶和綠色帶在視覺區裡混合成青色，因此你會感覺到青墨的存在。這說明了顏色是透射物體或反射物體破壞了白光所造成的，也可稱色是被破壞的光。
這個例子也說明了構成色彩三種基本的要素為：
光源，如白光、燈光
物體，如青墨(反射體)、濾鏡
接受器，人眼、CCD
照明體和光源
在光的世界裡CIE對他做了些許的區別，其中有兩個常用的名詞：一為照明體(illuminant)，另一為光源(source)。這兩者簡單的區別是CIE所制定的標準照體(illuminant)不一定能以人工光源(source)來實現。如標準照明體A，則可以採用人工充氣烏絲燈做為標準光源，可以實現CIE所制定之絕對色溫約2856K完全輻射體的光，標準照明體A。但是，CIE所制定的標準照明體D，具有獨特的鋸齒形光譜功率分布，人工光源並不容易有此特性，因此CIE是否能研制出以人工光源來實現標準照明體呢，我們期待著。
或許你手頭上正有各種不同光源的燈箱或看片箱或掃瞄器的光源等，這些都標示著D65的光源能否有一致性的顯色並不敢保證，因為這些號稱D65光源的光譜功率分布與標準照明體之間的偏差多少是被允許的並不清楚，也就是能否實現CIE所制定的標準照體D65呢？用到這種沒有被CIE認可過的常用光源，在做實驗數據時最好能以儀器親自量測一下此種光源的光譜能量分布情形。
光的量化
印刷用的標準照明體為CIE所制定的D50，如果你有D50的模擬光源，並想要量測看看其光譜能量分布曲線是否與標準照明體D50類似，你可以採用分光光譜輻射計來量測D50的能量分布情形。此分光光譜輻射計能測得每間隔波長，如400nm, 405nm, 410nm......，每一單波長光的輻射能量，所繪成的圖形就是光譜能量分布的情況。
光的三刺激值
當你看著D50的模擬光源時，到底光刺激到你的眼睛又要如何量化和敘述呢。前面說過構成物體的三個要素是光、物體和接受器。光的量化在前段描述過了，並且假設其過經過的介質空氣是完全的透射體，穿透率為1，那最後要量化的就只有眼睛了。
1931年，CIE根據混色原理做了配色實驗，當時就把人眼對光反應的情形量化了，分別為感紅色、綠色和藍色細胞的反應量所得到三條反應曲線，我們稱此為1931年配色函數(Color Matching Function)。
光的座標
要計算光的座標首見要先知道光的刺激值是多少，可以查表得到CIE標準照明體D50的能量分布數據，和1931年的配色函數。
nm |
D50 |
x-bar |
y-bar |
z-bar |
物體(air) |
| 400 |
49.31 |
0.0014 |
0.0004 |
0.0679 |
1 |
| 420 |
60.03 |
0.1344 |
0.004 |
0.6456 |
1 |
| 440 |
74.82 |
0.3483 |
0.023 |
1.7471 |
1 |
| 460 |
90.61 |
0.2908 |
0.06 |
1.6692 |
1 |
| 480 |
95.11 |
0.0956 |
0.139 |
0.813 |
1 |
| 500 |
95.72 |
0.0049 |
0.323 |
0.272 |
1 |
| 520 |
97.13 |
0.0633 |
0.71 |
0.0782 |
1 |
| 540 |
100.75 |
0.2904 |
0.954 |
0.0203 |
1 |
| 560 |
100 |
0.5945 |
0.995 |
0.0039 |
1 |
| 580 |
98.72 |
0.9163 |
0.87 |
0.0017 |
1 |
| 600 |
97.69 |
1.0622 |
0.631 |
0.0008 |
1 |
| 620 |
99.04 |
0.8544 |
0.381 |
0.0002 |
1 |
| 640 |
98.86 |
0.4479 |
0.175 |
0 |
1 |
| 660 |
98.19 |
0.1649 |
0.061 |
0 |
1 |
| 680 |
99.13 |
0.0468 |
0.017 |
0 |
1 |
| 700 |
91.6 |
0.0114 |
0.0041 |
0 |
1 |
D50為CIE的標準照明體
x-bar, y-bar, z-bar 分別為1931年標準觀察者配色函數
將光刺激至眼睛量化的結果就會以三個數據表示三刺激值，分別為XYZ。而要得到X，只要把每一波長的(D50數值*x-bar*物體)，再相加起來即可得到X，Y和Z也是同樣的算法。計算後的結果為：
X=509.9616
Y=526.7468
Z=437.7246
照理說以上的計算方式應該用積分的方法將每一波長計算的結果做個面積估算，為了方便了解，本例採用直接加法的方式計算出XYZ三刺激值。更何況在波長間隔夠小時，如5nm，用加法就很精準了。
但是，此三刺激值對你而言真的沒什麼意思，為了更清楚的表達，不妨以座標的方式來說明光源的位置來得親切，所以我們再將三刺激值轉換成馬蹄形的色度座標x和y：
x=X/(X+Y+Z)
y=Y/(X+Y+Z)
z=1-x-y
色度座標為：
x=0.34
y=0.35
D50的色度座標正落於白點當中的位置
這樣的表示方法還不夠
雖然有了色度座標讓你方便在馬蹄形圖上做標示，但還是不夠實用，因為馬蹄形並非規則的形狀，所以你也很難從表面的數值下判斷是何種顏色，所以此座標的表示方式有改進的必要性。
參考資料
1. second edition of CIE publication No. 15
2. Digital Color Management
